正丁醚的制备

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一、实验目的 1 .掌握醇脱水制醚的反应原理和实 验方法。 验方法。 2 .学习使用分水器的实验操作。 学习使用分水器的实验操作。

正丁醚的制备

二、实验原理 醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法。用硫酸作为 醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法。 催化剂， 催化剂，在不同温度下正丁醇和硫酸作用生成的产物会有不 主要是正丁醚或丁烯，因此反应须严格控制温度。 同，主要是正丁醚或丁烯，因此反应须严格控制温度。 反应式： 反应式：

CH3CH2CH2CH2OH 副反应： 副反应：

H2SO4 134~135℃ ℃

(CH3CH2CH2CH2)2O + H2O

CH3CH2CH2CH2OH

H2SO4 >135℃ ℃

C4H8 + H2O

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三、主要仪器与试剂 仪器：三口烧瓶，分水器，冷凝管， 仪器：三口烧瓶，分水器，冷凝管， 0-150 ℃温度计，10mL 圆底烧瓶，5mL 吸 ℃温度计， 圆底烧瓶， 温度计 量管，阿贝折光仪。 量管，阿贝折光仪。 试剂：正丁醇，浓 H2SO4 ,饱和食盐水， 试剂：正丁醇， 饱和食盐水， 5% NaOH ,无水 CaCl 2 。

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*分水装置 由于原料正丁醇(沸点 117.7 由于原料正丁醇( 和产物正丁醚( ℃)和产物正丁醚(沸点 142 ℃)的沸点都较高，故在控制 的沸点都较高， 反应温度的条件下， 反应温度的条件下，反应在装 有分水器的回流装置中进行， 有分水器的回流装置中进行， 使生成的水或水的共沸物不断 蒸出， 蒸出，促使可逆反应朝有利于 生成醚的方向进行。 生成醚的方向进行。虽然蒸出 的水中会夹有正丁醇等有机物， 的水中会夹有正丁醇等有机物， 但由于它们在水中溶解度较小， 但由于它们在水中溶解度较小， 比重又较小，浮于水层之上， 比重又较小，浮于水层之上， 因此借分水器使大部分的正丁 醇自动连续地返回反应瓶中继 续反应。 续反应。

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四、实验流程正丁醇 浓H2SO4回流 用分水器

粗制正丁醚

分液

洗涤后

有机层分液

干燥

有机层

蒸馏

收集正丁醚馏分140- 收集正丁醚馏分140-144 ºC

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五、实验步骤1、投料反应 在 25mL 三口烧瓶中加入 6.2mL 0.136mol)的正丁醇， (0.136mol)的正丁醇，边摇边 浓硫酸， 加 0.9mL 浓硫酸，充分摇均 ， 加入几粒沸石。 加入几粒沸石。按右图 将仪器 安装好。 安装好。先在分水器中加入 0.6mL 的饱和食盐水 ，然后加 使瓶内液体微沸，开始回流。 热，使瓶内液体微沸，开始回流。 当馏液在分水器中已全部被充满 水层不再变化， 时，水层不再变化，瓶中反应温 度达150℃ 150℃, 度达150℃,表示反应已基本完 成 。

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2、分离粗产物 待反应液冷却后，拆 待反应液冷却后， 下分水器， 下分水器，将仪器改

成蒸馏装置， 成蒸馏装置，再加二 粒沸石， 粒沸石，蒸馏至无馏 出物为止。 出物为止。

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3、洗涤粗产物 将馏出液倒入盛有 10mL 水的分液 漏斗中，充分振摇， 漏斗中，充分振摇，静置弃去下层 水液，上层粗正丁醚， 水液，上层粗正丁醚，依次用 5mL 水， 3mL 5% NaOH 、 3mL 水和 钙溶液洗涤， 3mL 饱和氯化 钙溶液洗涤，分净 水层， 水层，将粗产物自漏斗上口倒入洁 净干燥的小锥形瓶中， 净干燥的小锥形瓶中，然后用 0.2 -0.4g 无水氯化钙干燥。 无水氯化钙干燥。

CaCl2

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4、收集产物 干燥后产物滤入 10mL 烧瓶中， 烧瓶中，蒸馏收集 ℃馏分 馏分， 140~144 ℃馏分，产 量约 1.2~1.6g 。纯 粹正丁醚的沸点 ℃, 142.4 ℃,拆光nD20=1.3992

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六、实验关键及注意事项 ( 1 )投料时须充分摇动，否则硫酸局部过浓， 投料时须充分摇动，否则硫酸局部过浓， 加热后易使反应溶液变黑。 加热后易使反应溶液变黑。 ( 2 )按反应方程式计算，生成水约为 0.6g 左 按反应方程式计算， 实际分出水层的体积大于理论计算量， 右，实际分出水层的体积大于理论计算量，因为 有单分子脱水的副产物生成。 有单分子脱水的副产物生成。分水器的容积约 饱和食盐水为宜， 1mL 。预加约 0.6mL 饱和食盐水为宜，待分水器 中放满水后， 中放满水后，先分掉约 0.6mL 水。 ( 3 )用饱和食盐水的目的是降低正丁醇和正丁 醚在水中的溶解度。 醚在水中的溶解度。

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( 4 )在反应溶液中，正丁醚和水形成的恒沸物 在反应溶液中， ℃, 沸点为 94.1 ℃,含水 33.4% 。正丁醇和水形成 的恒沸物， ℃, 的恒沸物，沸点为 93 ℃,含水 44.5% 。正丁醚 和正丁醇形成二元恒沸物， ℃, 和正丁醇形成二元恒沸物， 117.6 ℃,含正丁醇 此外正丁醚还能和正丁醇、 82.5% 。此外正丁醚还能和正丁醇、水形成三元 恒沸物， ℃, 恒沸物，沸点为 90.6 ℃,含正丁醇 34.6% ,含 这些含水的恒沸物冷凝后， 水 29.9% 。这些含水的恒沸物冷凝后，在分水器 中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚， 中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚，下层主要 是水。 是水。利用分水器就可以使上层有机物流回反应 器中。 器中。

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( 5 )反应开始回流时，因为有恒沸物的存在， 反应开始回流时，因为有恒沸物的存在， ℃。但随着水被蒸出， 温度不可能马上达到 135 ℃。但随着水被蒸出， 温度逐渐升高， ℃以上 以上， 温度逐渐升高，最后达到 135 ℃以上，即应停止 加热。如果温度升得太高，反应溶液会炭化变黑， 加热。如果温度升得太高，反应溶液会炭化变黑， 并有大量副产物丁烯生成。 并有大量

副产物丁烯生成。 ( 6 )在碱洗过程中，不宜激烈地摇动分液漏斗， 在碱洗过程中，不宜激烈地摇动分液漏斗， 否则严重乳化，难以分层。 否则严重乳化，难以分层。

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七、思考题 1 .使用分水器的目的是什么？ 使用分水器的目的是什么？ 2 .制备正丁醚时，试计算理论上应分出 制备正丁醚时， 多少体积的水？实际上往往超过理论值， 多少体积的水？实际上往往超过理论值， 为什么？ 为什么？ 3 .反应物冷却后，为什么要倒入 10mL 反应物冷却后， 的水中？精制时，各步洗涤的目的何在？ 的水中？精制时，各步洗涤的目的何在？